package com.isaiah.heap;

import com.isaiah.list.ArrayList;

/**
 * @Title: ${file_name}
 * @Description: ${todo}
 * @author: Haijun
 * @emial: isaiah@sohu.com
 * @date 2020/4/2715:30
 */
public class MaxHeap <E extends Comparable<E>>{

    private ArrayList<E> data;

    public MaxHeap() {
        data = new ArrayList<>();
    }

    public MaxHeap(int capacity) {
        this.data = new ArrayList<>(capacity);
    }

    public MaxHeap(E[] arr){
        data = new ArrayList<>(arr);
        // 从最后一个节点到前一个节点进行下浮
        for (int i = parent(arr.length - 1); i >= 0; i--){
            siftDown(i);
        }
    }
    /**
     * 返回堆中元素个数
     * @return
     */
    public int size(){
        return data.getSize();
    }

    /**
     * 堆是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty(){
        return data.isEmpty();
    }

    /**
     * 返回完全二叉树的, 当前元素（索引为k）的父元素（索引为(k-1)/2）
     * @param index
     * @return
     */
    private int parent(int index){
        if (index <= 0){
            throw new IllegalArgumentException("index-0 doesn't have parent.");
        }
        return (index - 1) / 2;
    }

    /**
     * 返回完全二叉树的数组表示中，一个索引所表示的元素的左孩子节点的索引
     * @param index
     * @return
     */
    private int leftChild(int index){
        return index * 2 + 1;
    }

    /**
     * 返回完全二叉树的数组表示中，一个索引所表示的元素的右孩子节点的索引
     * @param index
     * @return
     */
    private int rightChild(int index){
        return index * 2 + 2;
    }

    /**
     * 上浮操作
     * @param k
     */
    private void siftUp(int k){
        // 如果子元素比父元素大，则上浮
        while (k > 0 && data.get(parent(k)).compareTo(data.get(k)) < 0){
            // 交换k索引位置节点和交换k索引位置节点的父节点
            data.swap(k, parent(k));
            k = parent(k);
        }
    }
    /**
     * 向堆中添加元素
     * @param e
     */
    public void add(E e) {
        // 1. 把元素添加到未尾
        data.addLast(e);
        // 2. 从未尾元素开始上浮操作
        siftUp(data.getSize() - 1);
    }

    /**
     * 查找堆中最大元素(堆顶)
     * @return
     */
    public E findMax(){
        if (data.getSize() == 0){
            throw new IllegalArgumentException("Can not findMax when heap is empty");
        }
        return data.get(0);
    }

    /**
     * 弹出堆中最大元素
     * @return
     */
    public E extractMax(){
        E ret = findMax();
        // 1. 把堆中最后哪个元素放到堆顶
        data.swap(0, data.getSize() - 1);
        // 2. 删除最后一个元素
        data.removeLast();
        // 3. 下浮操作
        siftDown(0);
        return ret;
    }

    /**
     * 下浮操作
     * @param k
     */
    private void siftDown(int k){

        while (leftChild(k) < data.getSize()){
            int j = leftChild(k);
            //  data[j] 是 左孩子和最孩子中最大值
            if (j +1 < data.getSize() && data.get(j+1).compareTo(data.get(j)) > 0){
                j = rightChild(k);
            }
            // 如果当前元素（k索引位置上元素）比子元素小，则交换
            if (data.get(k).compareTo(data.get(j)) >= 0){
                break;
            }
            data.swap(k,j);
            // 把子元素当作当前元素，再进行下一个子子元素比较
            k  = j;

        }
    }

    /**
     * 获取堆中的最大元素，并且替换成元素e
     * @param e
     * @return
     */
    public E replace(E e){
        E ret = findMax();
        // 把e放到堆顶
        data.set(0, e);
        // 下浮操作
        siftDown(0);
        return ret;
    }


}
